აბსოლუტური ნული

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                აბსოლუტური ნული

ნულოვანი კელვინი (−273.15 °C) განისაზღვრება, როგორც აბსოლუტური ნული.

აბსოლუტური ნული არის ყველაზე დაბალი შესაძლო ტემპერატურა , მდგომარეობა, რომლის დროსაც სისტემის შინაგანი ენერგია , და იდეალურ შემთხვევაში ენტროპია , აღწევს მინიმალურ მნიშვნელობებს. კელვინის შკალა განისაზღვრება ისე, რომ აბსოლუტური ნული არის 0 K, რაც ცელსიუსის შკალაზე -273.15 °C-ის ეკვივალენტურია , და ფარენჰეიტის შკალაზე -459.67 °F .  კელვინისა და რანკინის ტემპერატურული შკალები განმარტებით ნულოვან წერტილებს აბსოლუტურ ნულზე ადგენენ. ეს ზღვარი შეიძლება შეფასდეს იდეალური აირის კანონის ექსტრაპოლირებით იმ ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც კლასიკური აირის მოცულობა ან წნევა ნულის ტოლი ხდება.

მიუხედავად იმისა, რომ აბსოლუტურ ნულთან მიახლოება შესაძლებელია, მისი მიღწევა შეუძლებელია. ზოგიერთ იზენტროპიულ პროცესს , როგორიცაა ადიაბატური გაფართოება , შეუძლია სისტემის ტემპერატურის დაწევა უფრო ცივ გარემოზე დაყრდნობის გარეშე. მიუხედავად ამისა, თერმოდინამიკის მესამე კანონი გულისხმობს, რომ ვერცერთი ფიზიკური პროცესი ვერ მიაღწევს აბსოლუტურ ნულს სასრული რაოდენობის ეტაპებით. როდესაც სისტემა უახლოვდება ამ ზღვარს, ტემპერატურის შემდგომი შემცირება სულ უფრო რთული ხდება, გამოყენებული გაგრილების მეთოდის მიუხედავად. 21-ე საუკუნეში მეცნიერებმა მიაღწიეს 100 პიკოკელვინზე (pK) დაბალ ტემპერატურას. ამ დაბალ ტემპერატურებზე მატერია ავლენს ეგზოტიკურ კვანტურ მექანიკურ მოვლენებს, როგორიცაა ზეგამტარობა , ზესქემიანობა და ბოზე-აინშტაინის კონდენსაცია . ნაწილაკები კვლავ ავლენენ ნულოვანი წერტილის ენერგიის მოძრაობას, როგორც ამას ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი და, ფერმიონების სისტემისთვის, პაულის გამორიცხვის პრინციპი ავალდებულებს .

იდეალური გაზის კანონები

სამი სხვადასხვა აირის ნიმუშის წნევა-ტემპერატურის დიაგრამები, რომლებიც მუდმივი მოცულობით იზომება, ყველა ექსტრაპოლაციას ახდენს ნულამდე ერთსა და იმავე წერტილში, აბსოლუტურ ნულამდე.

იდეალური აირის შემთხვევაში , მუდმივი მოცულობის წნევა წრფივად მცირდება ტემპერატურასთან ერთად, ხოლო მუდმივი წნევის მოცულობა ასევე წრფივად მცირდება ტემპერატურასთან ერთად. როდესაც ეს დამოკიდებულებები გამოისახება ცელსიუსის შკალით, როგორც წნევა, ასევე მოცულობა ექსტრაპოლირებულია ნულამდე დაახლოებით -273.15 °C-ზე. ეს გულისხმობს ტემპერატურის ქვედა ზღვრის არსებობას, რომლის მიღმაც გაზს ექნება უარყოფითი წნევა ან მოცულობა - არაფიზიკური შედეგი. 

ამ პრობლემის გადასაჭრელად შემოღებულ იქნა აბსოლუტური ტემპერატურის კონცეფცია, სადაც 0 კელვინი განისაზღვრება, როგორც წერტილი, რომლის დროსაც იდეალურ აირში წნევა ან მოცულობა გაქრება. ეს ტემპერატურა შეესაბამება −273.15 °C-ს და მას აბსოლუტურ ნულს უწოდებენ. ამიტომ, იდეალური გაზის კანონი ჩამოყალიბებულია აბსოლუტური ტემპერატურის თვალსაზრისით, რათა შეესაბამებოდეს დაკვირვებულ გაზის ქცევას და ფიზიკურ ზღვრებს. 

აბსოლუტური ტემპერატურის შკალები

აბსოლუტური ტემპერატურა ჩვეულებრივ იზომება კელვინის შკალით ( ცელსიუსის შკალით ნამატების გამოყენებით )  და, უფრო იშვიათად, რანკინის შკალით ( ფარენჰეიტის შკალით ნამატების გამოყენებით ). აბსოლუტური ტემპერატურის გაზომვა ცალსახად განისაზღვრება მულტიპლიკაციური მუდმივით, რომელიც განსაზღვრავს გრადუსის ზომას , ამიტომ ორი აბსოლუტური ტემპერატურის თანაფარდობა , T ₂ / T ₁ , ყველა შკალაში ერთნაირია.

აბსოლუტური ტემპერატურა ასევე ბუნებრივად ჩნდება სტატისტიკურ მექანიკაში . მაქსველ-ბოლცმანის , ფერმი-დირაკის და ბოზე-აინშტაინის განაწილებებში, აბსოლუტური ტემპერატურა ჩნდება ექსპონენციალურ ფაქტორში, რომელიც განსაზღვრავს, თუ როგორ ავსებენ ნაწილაკები ენერგეტიკულ მდგომარეობებს. კერძოდ, ნაწილაკების ფარდობითი რაოდენობა მოცემული ენერგიის E დროს ექსპონენციალურად დამოკიდებულია E/kT- ზე , სადაც k არის ბოლცმანის მუდმივა და T არის აბსოლუტური ტემპერატურა. 

აბსოლუტური ნულის მიუწვდომლობა

მარცხენა მხარე: აბსოლუტური ნულის მიღწევა შესაძლებელია სასრული რაოდენობის ნაბიჯებით, თუ S (0, X ₁ ) ≠ S (0, X ₂ ) . მარჯვნივ: საჭიროა უსასრულო რაოდენობის ნაბიჯები, რადგან S (0, X ₁ ) = S (0, X ₂ ) . აქ, X არის სისტემის რაიმე კონტროლირებადი პარამეტრი, როგორიცაა მისი მოცულობა ან წნევა.

თერმოდინამიკის მესამე კანონი ეხება ენტროპიის ქცევას , როდესაც ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულს უახლოვდება. იგი აცხადებს, რომ სისტემის ენტროპია 0 K-ზე მუდმივ მინიმუმს უახლოვდება. იდეალური კრისტალისთვის ეს მინიმუმი ნულის ტოლია, რადგან სისტემა სრულყოფილი წესრიგის მდგომარეობაში იქნება მხოლოდ ერთი მიკრომდგომარეობით . ზოგიერთ სისტემაში, მინიმალური ენერგიის დროს შეიძლება არსებობდეს ერთზე მეტი მიკრომდგომარეობა და 0 K-ზე არსებობდეს გარკვეული ნარჩენი ენტროპია. 

მესამე კანონის რამდენიმე სხვა ფორმულირებაც არსებობს. ნერნსტის სითბური თეორემა ამტკიცებს, რომ ნებისმიერი მუდმივი ტემპერატურის მქონე პროცესისთვის ენტროპიის ცვლილება ნულისკენ იხრება, როდესაც ტემპერატურა ნულს უახლოვდება.  მთავარი შედეგია ის, რომ აბსოლუტური ნულის მიღწევა შეუძლებელია, რადგან სითბოს მოცილება სულ უფრო არაეფექტური ხდება და ენტროპიის ცვლილებები ქრება. ეს მიუწვდომლობის პრინციპი ნიშნავს, რომ ვერცერთ ფიზიკურ პროცესს არ შეუძლია სისტემის აბსოლუტურ ნულამდე გაგრილება სასრული რაოდენობის ნაბიჯებში ან სასრული დროში. ^[ 9 ]

თერმული თვისებები დაბალ ტემპერატურაზე

დებიის მოდელის გამოყენებით , სუფთა კრისტალის სპეციფიკური სითბო და ენტროპია პროპორციულია T3-  ^ის , ხოლო ენთალპია და ქიმიური პოტენციალი პროპორციულია T4-  ^ის (გუგენჰაიმი, გვ. 111). ეს სიდიდეები ეცემა მათ T  = 0 ზღვრულ მნიშვნელობებთან და უახლოვდება ნულოვანი დახრილობის მქონეს. სულ მცირე სპეციფიკური სითბოებისთვის, თავად ზღვრული მნიშვნელობა ნამდვილად ნულია, რაც დასტურდება 10 K-ზე დაბალ ტემპერატურაზე ჩატარებული ექსპერიმენტებით. ნაკლებად დეტალური აინშტაინის მოდელიც კი აჩვენებს სპეციფიკური სითბოს ამ უცნაურ ვარდნას. სინამდვილეში, ყველა სპეციფიკური სითბო ქრება აბსოლუტურ ნულზე, არა მხოლოდ კრისტალების. ანალოგიურად, თერმული გაფართოების კოეფიციენტისთვის . მაქსველის დამოკიდებულებები აჩვენებს, რომ სხვადასხვა სხვა სიდიდეებიც ქრება. ეს მოვლენები მოულოდნელი იყო.

ერთ-ერთი მოდელი, რომელიც აფასებს ელექტრონული აირის თვისებებს ლითონებში აბსოლუტურ ნულზე, არის ფერმის აირი . ელექტრონები, რომლებიც ფერმიონები არიან , უნდა იყვნენ სხვადასხვა კვანტურ მდგომარეობაში, რაც იწვევს ელექტრონების ძალიან მაღალი ტიპური სიჩქარის მიღებას , თუნდაც აბსოლუტურ ნულზე. მაქსიმალურ ენერგიას, რომლის ქონაც ელექტრონებს შეუძლიათ აბსოლუტურ ნულზე, ეწოდება ფერმის ენერგია . ფერმის ტემპერატურა განისაზღვრება, როგორც ამ მაქსიმალური ენერგიის გაყოფა ბოლცმანის მუდმივაზე და ლითონებში ნაპოვნი ტიპიური ელექტრონული სიმკვრივეებისთვის დაახლოებით 80,000 K-ია. ფერმის ტემპერატურაზე მნიშვნელოვნად დაბალი ტემპერატურის შემთხვევაში, ელექტრონები თითქმის ისევე იქცევიან, როგორც აბსოლუტურ ნულზე. ეს ხსნის ლითონებისთვის კლასიკური თანაბარგანაწილების თეორემის წარუმატებლობას , რომელიც კლასიკურ ფიზიკოსებს მე-19 საუკუნის ბოლოს ვერ გაუგიათ.

გიბსის თავისუფალი ენერგია

რადგან გიბსის თავისუფალი ენერგიის ( G ) ცვლილებებს შორის დამოკიდებულება , ენთალპია ( H ) და ენტროპია არის

${\displaystyle \mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">გ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">=</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ჰ</span></span>}<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">-</span></span>\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ტ</span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">\Delta </span></span>}\mathrm{<span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;"><span\; dir="auto"\; style="vertical-align:\; inherit;">ს</span></span>}}$

ამგვარად, T-ს შემცირებისას, ΔG და ΔH ერთმანეთს უახლოვდებიან (სანამ ΔS შეზღუდულია ). ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ ყველა სპონტანური პროცესი ( ქიმიური რეაქციების ჩათვლით) იწვევს G- ს შემცირებას წონასწორობისკენ სწრაფვისას . თუ ΔS და /ან T მცირეა, პირობა ΔG <  0 შეიძლება გულისხმობდეს, რომ ΔH < 0, რაც ეგზოთერმულ რეაქციაზე  მიუთითებს . თუმცა, ეს აუცილებელი არ არის; ენდოთერმული რეაქციები შეიძლება სპონტანურად მიმდინარეობდეს, თუ TΔS წევრი საკმარისად დიდია.

გარდა ამისა, ΔG და ΔH წარმოებულების დახრილობა იკრიბება და ნულის ტოლია T = 0-ზე .  ეს უზრუნველყოფს, რომ ΔG და ΔH თითქმის იგივეა ტემპერატურის მნიშვნელოვან დიაპაზონში და ამართლებს თომსენისა და ბერტელოტის სავარაუდო ემპირიულ პრინციპს, რომელიც აცხადებს, რომ წონასწორობის მდგომარეობა, რომელშიც სისტემა გადადის, არის ის, რომელიც გამოყოფს სითბოს ყველაზე დიდ რაოდენობას , ანუ ფაქტობრივი პროცესი ყველაზე ეგზოთერმულია (კალენი, გვ. 186–187).

ნულოვანი წერტილის ენერგია

კვანტური ჰარმონიული ოსცილატორის ოთხი ყველაზე დაბალი ენერგიის საკუთარი მდგომარეობის ალბათური სიმკვრივეები და ენერგიები (მითითებულია გადახრით) . ZPE აღნიშნავს ნულოვანი წერტილის ენერგიას.

აბსოლუტურ ნულზეც კი, კვანტური სისტემა ინარჩუნებს ენერგიის მინიმალურ რაოდენობას ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპის გამო , რომელიც ხელს უშლის ნაწილაკებს ჰქონდეთ როგორც იდეალურად განსაზღვრული პოზიცია, ასევე იმპულსი. ეს ნარჩენი ენერგია ცნობილია, როგორც ნულოვანი წერტილის ენერგია . კვანტური ჰარმონიული ოსცილატორის შემთხვევაში , რომელიც ატომებსა და მოლეკულებში ვიბრაციების სტანდარტული მოდელია, ნაწილაკის იმპულსის გაურკვევლობა გულისხმობს, რომ მან უნდა შეინარჩუნოს გარკვეული კინეტიკური ენერგია , ხოლო მისი პოზიციის გაურკვევლობა ხელს უწყობს პოტენციურ ენერგიას . შედეგად, ასეთ სისტემას აქვს არანულოვანი ენერგია აბსოლუტურ ნულზე. 

ნულოვანი წერტილის ენერგია გარკვეული ფიზიკური მოვლენების ახსნაში გვეხმარება. მაგალითად, თხევადი ჰელიუმი არ მყარდება ნორმალური წნევის დროს, აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზეც კი. ჰელიუმის ატომების დიდი ნულოვანი წერტილის მოძრაობა, რომელიც გამოწვეულია მათი დაბალი მასითა და სუსტი ატომთაშორისი ძალებით, ხელს უშლის მათ მყარ სტრუქტურაში დალექვას. ჰელიუმი მხოლოდ მაღალი წნევის ქვეშ მყარდება, რადგან ატომები ერთმანეთთან მიახლოებას აიძულებენ და ატომთაშორისი ძალები ძლიერდება. 

ისტორია

რობერტ ბოილმა აბსოლუტური ნულის იდეის პიონერად წამოაყენა.

ერთ-ერთი პირველი, ვინც აბსოლუტური მინიმალური ტემპერატურის შესაძლებლობა განიხილა, იყო რობერტ ბოილი . მისმა 1665 წლის ნაშრომმა „ახალი ექსპერიმენტები და დაკვირვებები სიცივესთან დაკავშირებით“ გამოხატა დავა, რომელიც ცნობილია როგორც „ პრიმუმ ფრიგიდუმი“ .  ეს კონცეფცია კარგად იყო ცნობილი იმ დროის ნატურალისტებში. ზოგი ამტკიცებდა, რომ აბსოლუტური მინიმალური ტემპერატურა დედამიწაში (ოთხი კლასიკური ელემენტიდან ერთ-ერთში ) არსებობდა, ზოგი წყალში, ზოგი ჰაერში, ზოგი კი უფრო გვიანდელ პერიოდში ნიტრატში . თუმცა, როგორც ჩანს, ყველა მათგანი თანხმდებოდა, რომ „არსებობს რაღაც სხეული, რომელიც თავისი ბუნებით უაღრესად ცივია და რომლის მონაწილეობითაც ყველა სხვა სხეული იძენს ამ თვისებას“. 

შეზღუდეთ „ცივის ხარისხი“

კითხვა, არსებობს თუ არა შესაძლო სიცივის ხარისხის ზღვარი და, თუ ასეა, სად უნდა განთავსდეს ნული, პირველად ფრანგმა ფიზიკოსმა გიიომ ამონტონმა განიხილა 1703 წელს, ჰაერის თერმომეტრის გაუმჯობესებისას . მისი ინსტრუმენტი ტემპერატურას მიუთითებდა იმ სიმაღლით, რომელზეც ჰაერის გარკვეული მასა ინარჩუნებდა ვერცხლისწყლის სვეტს - ჰაერის წნევას, ანუ „ზამბარას“, რომელიც ტემპერატურის მიხედვით იცვლება. ამიტომ, ამონტონსი ამტკიცებდა, რომ მისი თერმომეტრის ნული იქნებოდა ის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ჰაერის ზამბარა ნულამდე დაიყვანებოდა.  მან გამოიყენა შკალა, რომელიც აღნიშნავდა წყლის დუღილის წერტილს +73-ზე და ყინულის დნობის წერტილს + 51- ზე.+1 ⁄ 2 , ამიტომ ნული ცელსიუსის შკალით დაახლოებით −240-ის ეკვივალენტური იყო.  ამონტონსი თვლიდა, რომ აბსოლუტური ნულის მიღწევა შეუძლებელია, ამიტომ არასდროს უცდია მისი ცალსახად გამოთვლა.  −240 °C-ის მნიშვნელობა, ანუ „431 დივიზიონი [ფარენჰეიტის თერმომეტრში] გაყინული წყლის სიცივეზე დაბლა“  ჯორჯ მარტინმა გამოაქვეყნა1740 წელს.

ჰაერის თერმომეტრის ნულის თანამედროვე მნიშვნელობასთან -273.15 °C ეს მიახლოებითი მაჩვენებელი კიდევ უფრო გააუმჯობესა 1779 წელს იოჰან ჰაინრიხ ლამბერტმა , რომელმაც დააფიქსირა, რომ -270 °C (-454.00 °F; 3.15 K) შეიძლება ჩაითვალოს აბსოლუტურ სიცივედ. 

თუმცა, ამ პერიოდში აბსოლუტური ნულის ამ რიგის მნიშვნელობები უნივერსალურად მიღებული არ იყო. პიერ-სიმონ ლაპლასმა და ანტუან ლავუაზიემ , თავიანთ 1780 წლის სითბოს შესახებ ტრაქტატში, წყლის გაყინვის წერტილიდან 1500-დან 3000-მდე მერყეობდნენ და ფიქრობდნენ, რომ ნებისმიერ შემთხვევაში ის მინიმუმ 600-ით დაბალი უნდა ყოფილიყო. ჯონ დალტონმა თავის „ქიმიურ ფილოსოფიაში“ ამ მნიშვნელობის ათი გამოთვლა მოახდინა და საბოლოოდ -3000 °C ტემპერატურის ბუნებრივ ნულად მიიღო.

ჩარლზის კანონი

1787 წლიდან 1802 წლამდე ჟაკ შარლმა (გამოუქვეყნებელი), ჯონ დალტონმა და ჯოზეფ ლუი გეი-ლუსაკმა დაადგინეს , რომ მუდმივი წნევის დროს იდეალური აირები წრფივად ფართოვდებოდა ან იკუმშებოდა მოცულობა ( შარლზის კანონი ) ტემპერატურის ცვლილების დაახლოებით 1/273 გრადუს ცელსიუსით, 0°-დან 100°C-მდე ^. ეს იმაზე მიუთითებდა, რომ დაახლოებით -273°C-ზე გაცივებული აირის მოცულობა ნულს მიაღწევდა.

ლორდ კელვინის ნამუშევარი

მას შემდეგ, რაც ჯეიმს პრესკოტ ჯოულმა სითბოს მექანიკური ეკვივალენტი განსაზღვრა, ლორდ კელვინმა ამ საკითხს სრულიად განსხვავებული თვალსაზრისით მიუდგა და 1848 წელს შეიმუშავა აბსოლუტური ტემპერატურის შკალა, რომელიც დამოუკიდებელი იყო ნებისმიერი კონკრეტული ნივთიერების თვისებებისგან და ეფუძნებოდა კარნოს სითბოს მამოძრავებელი ძალის თეორიას და ანრი ვიქტორ რეგნოს მიერ გამოქვეყნებულ მონაცემებს .  ამ შკალის აგების პრინციპებიდან გამომდინარეობდა, რომ მისი ნული განთავსებული იყო −273 °C-ზე, თითქმის ზუსტად იმავე წერტილში, როგორც ჰაერის თერმომეტრის ნული,  სადაც ჰაერის მოცულობა „არაფერს“ მიაღწევდა. ეს მნიშვნელობა მაშინვე არ იქნა მიღებული; −271.1 °C-დან (−455.98 °F) -დან −274.5 °C-მდე (−462.10 °F) მნიშვნელობები, რომლებიც მიღებული იყო ლაბორატორიული გაზომვებითა და ასტრონომიული რეფრაქციის დაკვირვებებით , მე-20 საუკუნის დასაწყისშიც გამოიყენებოდა. 

აბსოლუტური ნულისკენ რბოლა

მემორიალური დაფა ლეიდენში

აბსოლუტური ნულის უკეთ თეორიული გაგების წყალობით, მეცნიერები მოუთმენლად ელოდნენ ამ ტემპერატურის ლაბორატორიაში მიღწევას.  1845 წლისთვის მაიკლ ფარადეიმ მოახერხა იმ დროისთვის ცნობილი აირების უმეტესობის გათხევადება და −130 °C (−202 °F; 143 K)-მდე ყველაზე დაბალი ტემპერატურის ახალ რეკორდს მიაღწია. ფარადეი თვლიდა, რომ გარკვეული აირების, როგორიცაა ჟანგბადი, აზოტი და წყალბადი , მუდმივი აირების სტატუსი ჰქონდა და მათი გათხევადება შეუძლებელი იყო.  ათწლეულების შემდეგ, 1873 წელს, ჰოლანდიელმა თეორიულმა მეცნიერმა იოჰანეს დიდერიკ ვან დერ ვაალსმა აჩვენა, რომ ამ აირების გათხევადება შეიძლებოდა, მაგრამ მხოლოდ ძალიან მაღალი წნევისა და ძალიან დაბალი ტემპერატურის პირობებში. 1877 წელს, საფრანგეთში ლუი პოლ კაიეტმა და შვეიცარიაში რაულ პიქტემ წარმატებით შეძლეს თხევადი ჰაერის პირველი წვეთების წარმოება −195 °C (−319.0 °F; 78.1 K) ტემპერატურაზე. ამას მოჰყვა 1883 წელს პოლონელმა პროფესორებმა ზიგმუნტ ვრობლევსკიმ და კაროლ ოლშევსკიმ თხევადი ჟანგბადის -218 °C (-360.4 °F; 55.1 K) წარმოება .

შოტლანდიელმა ქიმიკოსმა და ფიზიკოსმა ჯეიმს დიუარმა და ნიდერლანდელმა ფიზიკოსმა ჰაიკე კამერლინგ ონესმა დარჩენილი აირების, წყალბადის და ჰელიუმის გათხევადების გამოწვევა მიიღეს . 1898 წელს, 20 წლიანი ძალისხმევის შემდეგ, დიუარმა პირველმა წყალბადი გათხევადა და დაბალი ტემპერატურის ახალ რეკორდს -252 °C (-421.6 °F; 21.1 K) მიაღწია. თუმცა, მისმა მეტოქემ, კამერლინგ ონესმა, 1908 წელს პირველმა განახორციელა ჰელიუმის გათხევადება რამდენიმე წინასწარი გაგრილების ეტაპისა და ჰემპსონ-ლინდეს ციკლის გამოყენებით . მან ტემპერატურა ჰელიუმის დუღილის წერტილამდე -269 °C (-452.20 °F; 4.15 K) დაწია. თხევადი ჰელიუმის წნევის შემცირებით მან კიდევ უფრო დაბალ ტემპერატურას, თითქმის 1.5 K-ს მიაღწია. ეს იყო დედამიწაზე იმ დროს მიღწეული ყველაზე დაბალი ტემპერატურა და მისმა მიღწევამ მას 1913 წელს ნობელის პრემია მოუტანა.  კამერლინგ ონესი განაგრძობდა მასალების თვისებების შესწავლას აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზე, პირველად აღწერდა ზეგამტარობას და ზესქემებს .

უარყოფითი ტემპერატურა

ცელსიუსის ან ფარენჰეიტის შკალაზე ნულზე დაბალი ტემპერატურა უბრალოდ უფრო ცივია, ვიდრე ამ შკალების ნულოვანი წერტილები. ამის საპირისპიროდ, გარკვეულ იზოლირებულ სისტემებს შეუძლიათ მიაღწიონ უარყოფით თერმოდინამიკურ ტემპერატურას (კელვინებში), რომელიც არ არის აბსოლუტურ ნულზე ცივი, მაგრამ პარადოქსულად უფრო ცხელია, ვიდრე ნებისმიერი დადებითი ტემპერატურა. თუ უარყოფითი ტემპერატურის სისტემა და დადებითი ტემპერატურის სისტემა ერთმანეთს შეეხებიან, სითბო უარყოფითიდან დადებითი ტემპერატურის სისტემაში გადადის. 

უარყოფითი ტემპერატურა შეიძლება წარმოიშვას მხოლოდ იმ სისტემებში, რომლებსაც აქვთ ენერგიის ზედა ზღვარი, რომლის შემცველობაც მათ შეუძლიათ. ამ შემთხვევებში, ენერგიის დამატებამ შეიძლება შეამციროს ენტროპია , რითაც შეიცვლება ენერგიასა და ტემპერატურას შორის ჩვეულებრივი დამოკიდებულება. ეს იწვევს უარყოფით თერმოდინამიკურ ტემპერატურას. თუმცა, ასეთი პირობები წარმოიქმნება მხოლოდ სპეციალიზებულ, კვაზი-წონასწორობის სისტემებში, როგორიცაა სპინების ერთობლიობა მაგნიტურ ველში. ამის საპირისპიროდ, ჩვეულებრივ სისტემებს, რომლებსაც აქვთ ტრანსლაციური ან ვიბრაციული მოძრაობა, არ აქვთ ენერგიის ზედა ზღვარი, ამიტომ მათი ტემპერატურა ყოველთვის დადებითია. 

ძალიან დაბალი ტემპერატურა

ბუმერანგის ნისლეულიდან , კენტავრის ორპოლარული, ძაფისებრი, სავარაუდოდ, პროტოპლანეტარული ნისლეულიდან გამომავალი გაზების სწრაფი გაფართოება 1 K-ია, რაც ლაბორატორიის გარეთ დაფიქსირებული ყველაზე დაბალი მაჩვენებელია.

რუბიდიუმის ატომების გაზის სიჩქარის განაწილების მონაცემები აბსოლუტურ ნულზე მაღალი რამდენიმე მილიარდი გრადუსის ფარგლებში ტემპერატურაზე. მარცხნივ: ბოზე-აინშტაინის კონდენსატის გამოჩენამდე. ცენტრში: კონდენსატის გამოჩენისთანავე. მარჯვნივ: შემდგომი აორთქლების შემდეგ, რჩება თითქმის სუფთა კონდენსატის ნიმუში.

კოსმოსური მიკროტალღური ფონური გამოსხივების გაზომვების საფუძველზე, სამყაროს საშუალო ტემპერატურა დღეს დაახლოებით 2.73 K (−270.42 °C; −454.76 °F)-ია .  სამყაროს მომავალი გაფართოების სტანდარტული მოდელები პროგნოზირებენ, რომ სამყაროს საშუალო ტემპერატურა დროთა განმავლობაში მცირდება.  ეს ტემპერატურა გამოითვლება, როგორც კოსმოსში ენერგიის საშუალო სიმკვრივე; ის არ უნდა აგვერიოს ელექტრონების საშუალო ტემპერატურასთან (მთლიანი ენერგია გაყოფილი ნაწილაკების რაოდენობაზე), რომელიც დროთა განმავლობაში გაიზარდა. 

აბსოლუტური ნულის მიღწევა შეუძლებელია, თუმცა მასთან ახლოს მყოფი ტემპერატურის მიღწევა შესაძლებელია აორთქლებითი გაგრილების , კრიოგამაგრილებლების , განზავების მაცივრების  და ბირთვული ადიაბატური დემაგნეტიზაციის გამოყენებით. ლაზერული გაგრილების გამოყენებამ კელვინის მილიარდზე ნაკლები ტემპერატურა გამოიწვია.  აბსოლუტური ნულის მახლობლად ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, მატერია ავლენს მრავალ უჩვეულო თვისებას, მათ შორის ზეგამტარობას , ზესადღირებულებას და ბოზე-აინშტაინის კონდენსაციას . ასეთი ფენომენების შესასწავლად , მეცნიერები კიდევ უფრო დაბალი ტემპერატურების მიღებაზე მუშაობდნენ.

• 2000 წლის ნოემბერში, ფინეთის ქალაქ ესპოოში , ჰელსინკის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის დაბალი ტემპერატურის ლაბორატორიაში ჩატარებული ექსპერიმენტის დროს, ბირთვული სპინის ტემპერატურა 100 პიკოკელვინზე დაბალი დაფიქსირდა. თუმცა, ეს იყო თავისუფლების ერთი კონკრეტული ხარისხის ტემპერატურა - კვანტური თვისება, რომელსაც ბირთვული სპინი ეწოდება - და არა თავისუფლების ყველა შესაძლო გრადუსის საშუალო თერმოდინამიკური ტემპერატურა . 
• 2003 წლის თებერვალში, ბუმერანგის ნისლეული ბოლო 1500 წლის განმავლობაში 500 000 კმ/სთ (310 000 მილი/სთ) სიჩქარით აირებს გამოყოფდა. ასტრონომიული დაკვირვების შედეგად დადგინდა, რომ ტემპერატურა დაახლოებით 1 კელვინამდე შემცირდა, რაც ყველაზე დაბალი ბუნებრივი ტემპერატურაა, რაც კი ოდესმე დაფიქსირებულა. 
• 2003 წლის ნოემბერში აღმოაჩინეს 90377 სედნა , რომელიც მზის სისტემაში ერთ-ერთი ყველაზე ცივი ცნობილი ობიექტია, რომლის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურაა −240 °C (33 K; −400 °F), ^[ 36 ] მისი უკიდურესად შორეული ორბიტის გამო, რომელიც 903 ასტრონომიული ერთეულია .
• 2005 წლის მაისში, ევროპის კოსმოსურმა სააგენტომ შესთავაზა კოსმოსში ფემტოკელვინის ტემპერატურის მისაღწევად კვლევის ჩატარება. 
• 2006 წლის მაისში, ჰანოვერის უნივერსიტეტის კვანტური ოპტიკის ინსტიტუტმა კოსმოსში ფემტოკელვინის კვლევის ტექნოლოგიებისა და სარგებლის დეტალები წარმოადგინა. 
• 2013 წლის იანვარში, გერმანიის ქალაქ მიუნხენის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა ულრიხ შნაიდერმა განაცხადა, რომ აირებში ფორმალურად აბსოლუტურ ნულზე დაბალ ტემპერატურას („ უარყოფითი ტემპერატურა “) მიაღწია . გაზი ხელოვნურად გამოდის წონასწორობიდან მაღალი პოტენციური ენერგიის მდგომარეობაში, რომელიც, თუმცა, ცივია. როდესაც ის გამოსხივებას გამოსცემს, ის წონასწორობას უახლოვდება და შეუძლია გააგრძელოს გამოსხივება ფორმალურად აბსოლუტური ნულის მიღწევის მიუხედავად; ამრიგად, ტემპერატურა ფორმალურად უარყოფითია. 
• 2014 წლის სექტემბერში, იტალიაში , გრან სასოს ეროვნულ ლაბორატორიაში , CUORE კოლაბორაციის მეცნიერებმა ერთი კუბური მეტრის მოცულობის სპილენძის ჭურჭელი 15 დღის განმავლობაში 0.006 კ-მდე (−273.144 °C; −459.659 °F) გააცივეს, რითაც ასეთ დიდ მომიჯნავე მოცულობაზე ცნობილ სამყაროში ყველაზე დაბალი ტემპერატურის რეკორდი დაამყარეს. 
• 2015 წლის ივნისში, MIT- ის ექსპერიმენტულმა ფიზიკოსებმა ნატრიუმის კალიუმის აირის მოლეკულები 500 ნანოკელვინის ტემპერატურამდე გააცივეს და მოსალოდნელია, რომ ამ მოლეკულების კიდევ უფრო გაციებით მატერიის ეგზოტიკური მდგომარეობა გამოვლინდება. 
• 2017 წელს, საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე (ISS) გასაშვებად, შემუშავდა ექსპერიმენტული ინსტრუმენტი „ცივი ატომის ლაბორატორია“ (CAL). [ 42 ] ინსტრუმენტმა შექმნა უკიდურესად ცივი პირობები ISS-ის მიკროგრავიტაციის გარემოში, რამაც გამოიწვია ბოზე-აინშტაინის კონდენსატის წარმოქმნა. ამ კოსმოსურ ლაბორატორიაში, სავარაუდოდ, 1 პიკოკელვინამდე დაბალი ტემპერატურის მიღწევაა შესაძლებელი და მას შეუძლია გააგრძელოს უცნობი კვანტური მექანიკური მოვლენების შესწავლა და გამოსცადო ფიზიკის ზოგიერთი ყველაზე ფუნდამენტური კანონი . 
• ეფექტური ტემპერატურის ამჟამინდელი მსოფლიო რეკორდი 2021 წელს დამყარდა 38 პიკოკელვინზე, რუბიდიუმის ბოზე-აინშტაინის კონდენსატების მატერიალურ-ტალღური ლინზირების გზით . 

იხ.ვიდეო - ПОЧЕМУ АБСОЛЮТНЫЙ НОЛЬ -273.15 °C?

თუ გნებავთ დაეხმაროთ ფინანსურად ბლოგს რათა უფრო მეტი მოტივაცია და საინტერესო ინფორმაციები დაიდოს შეგიძლიათ ნებიმიერი თანხა დარიცხოთ აღნიშნულ საბანკო ანგარიშზე იხ. ქვემოთ

რეკლამა განცხადება - მომზადება ვოკალში პროფესიონალი მომღერალი მრავალი კონკურისის ლაურეატი მოამზადებს ნებისმერ მსურველს ვოკალში  საოპერო, კამერული, საესტრადო, ფოლკორში. ხმისა და სუნთქვის დაყენება, გაძლიერება, დიაპაზონის გაზრდა სათანადო რეპერტუარით  ტ. 595330177 ტ. 597 78 72 64